docker-基本概念

Build , Ship and Run Any App , Anywhere

容器的发展历史,从VM的hypervisor模拟硬件 到 Linux上cgroup, namespace等概念的出现。最终发展到现在容器,而最有名的就是Docker了。

本文主要讲解docker的特点和安装使用,并介绍镜像,容器,仓库,端口容器互联等功能。

文章内容会同步更新在docker脑图中

zibuのDocker mind picture


初识容器和Docker

Docker的构想是通过对应用的封装(packaging),分发(distribution),部署(deploying),运行(runtime)生 命周期进行管理,达到应用组件,一次封装,到处运行的目的。而应用的概念,不仅局限于一个Web应用,一个编译环境,甚至是一个OS或服务器集群。

相对于传统的虚拟机技术。Docker具备更多的优点。如

特性 容器 虚拟机
启动速度 秒级 分钟级
性能 接近原生的性能 较弱
内存代价 很小 较多
硬盘使用 一般为MB 一般为GB
运行密度 单机支持上千容器 视性能而定
隔离性 安全隔离 完全隔离
迁移性 优秀,打包镜像,轻松迁移 一般

同其他虚拟化方式最大的不同:没有虚拟机管理程序和VMOS。而是直接通过Docker容器支持


核心概念

  • 镜像 image:镜像类似于虚拟机镜像,docker容器运行镜像时,会在镜像的最上层创建一个可写层,镜像本身是只读的。
  • 容器 container : 类似于一个轻量级的沙箱,Docker利用容器来运行和隔离应用。容器是从镜像创建的应用运行实例。可以将其启动,开始,停止,删除,而这些容器彼此之间都是隔离的,互不可见的。
  • 仓库 depository:Docker在很多地方有借鉴Git,例如仓库就类似于Git的仓库,是Docker集中存放镜像文件的地方。一个仓库注册服务器,有多个仓库,每一个仓库存放一类的镜像通过Tag区分。Docker Hub是docker的官方镜像。

镜像Imgae:

操作系统分为内核用户空间。对于 Linux 而言,内核启动后,会挂载 root 文件系统为其提供用户空间支持。而 Docker 镜像(Image),就相当于是一个 root 文件系统。比如官方镜像 ubuntu:18.04 就包含了完整的一套 Ubuntu 18.04 最小系统的 root 文件系统。

Docker 镜像是一个特殊的文件系统,除了提供容器运行时所需的程序、库、资源、配置等文件外,还包含了一些为运行时准备的一些配置参数(如匿名卷、环境变量、用户等)。镜像不包含任何动态数据,其内容在构建之后也不会被改变。

分层存储

因为镜像包含操作系统完整的 root 文件系统,其体积往往是庞大的,因此在 Docker 设计时,就充分利用 Union FS 的技术,将其设计为分层存储的架构。所以严格来说,镜像并非是像一个 ISO 那样的打包文件,镜像只是一个虚拟的概念,其实际体现并非由一个文件组成,而是由一组文件系统组成,或者说,由多层文件系统联合组成。

镜像构建时,会一层层构建,前一层是后一层的基础。每一层构建完就不会再发生改变,后一层上的任何改变只发生在自己这一层。比如,删除前一层文件的操作,实际不是真的删除前一层的文件,而是仅在当前层标记为该文件已删除。在最终容器运行的时候,虽然不会看到这个文件,但是实际上该文件会一直跟随镜像。因此,在构建镜像的时候,需要额外小心,每一层尽量只包含该层需要添加的东西,任何额外的东西应该在该层构建结束前清理掉。

分层存储的特征还使得镜像的复用、定制变的更为容易。甚至可以用之前构建好的镜像作为基础层,然后进一步添加新的层,以定制自己所需的内容,构建新的镜像。

容器Container

镜像(Image)和容器(Container)的关系,就像是面向对象程序设计中的 实例 一样,镜像是静态的定义,容器是镜像运行时的实体。容器可以被创建、启动、停止、删除、暂停等。

容器的实质是进程,但与直接在宿主执行的进程不同,容器进程运行于属于自己的独立的 命名空间。因此容器可以拥有自己的 root 文件系统、自己的网络配置、自己的进程空间,甚至自己的用户 ID 空间。容器内的进程是运行在一个隔离的环境里,使用起来,就好像是在一个独立于宿主的系统下操作一样。这种特性使得容器封装的应用比直接在宿主运行更加安全。也因为这种隔离的特性,很多人初学 Docker 时常常会混淆容器和虚拟机。

前面讲过镜像使用的是分层存储,容器也是如此。每一个容器运行时,是以镜像为基础层,在其上创建一个当前容器的存储层,我们可以称这个为容器运行时读写而准备的存储层为容器存储层

容器存储层的生存周期和容器一样,容器消亡时,容器存储层也随之消亡。因此,任何保存于容器存储层的信息都会随容器删除而丢失。

按照 Docker 最佳实践的要求,容器不应该向其存储层内写入任何数据,容器存储层要保持无状态化。所有的文件写入操作,都应该使用 数据卷(Volume)、或者绑定宿主目录,在这些位置的读写会跳过容器存储层,直接对宿主(或网络存储)发生读写,其性能和稳定性更高。

数据卷的生存周期独立于容器,容器消亡,数据卷不会消亡。因此,使用数据卷后,容器删除或者重新运行之后,数据却不会丢失。


Docker镜像使用 || Docker 容器管理

相关命令以列表模式不方便显示,详情查看processon脑图。


Docker数据管理

  • 数据卷 Data Volumes:容器内数据直接映射到本地主机环境
  • 数据卷迁移 Data Volume Containers:使用特定容器维护数据卷

端口映射与容器互联

1.映射容器内应用的服务端口到本地宿主主机

​ 在启动容器时,如果不指定对应的参数,在容器外部是无法通过网络来访问容器内的网络应用和服务。

-P : Docker会随机映射一个49000~49900的端口到内部容器开放的网络端口

-p : -p 5000:5000 将本地的5000端口映射到虚拟机的5000端口上

​ 多次使用可以映射多个端口 如:-p 5000:5000 -p 80:80

​ -p 127.0.0.1:5000:5000/udp 映射端口到指定地址 并指定UDP端口

​ -p 127.0.0.1::5000 映射到指定地址的任意端口

​ docker port containerName 5000: 查看某个容器 某个端口的映射

2.互联机制实现多个容器间通过容器名快速访问

​ 使用**–name**自定义容器命名:docker run -d -P –name newName imageName

​ docker run -d -P –link db:db newName imageName

–link name:alias : name 要连接的容器名称 db 连接的名称


使用Dockerfile创建镜像

Dockerfile是一个文本格式的配置文件,用户可以使用dockerfile来快速创建自定义镜像。

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Dockerfile可以使用#来打注释
FROM debian:jessie #使用debian最好,可以更为精简,或者scratch,这是一个空的image
MAINTAINER zibu #镜像维护人
ADD muc / #将muc添加到镜像的根目录下
ENV NGINX_VERSION 1.10 #指定环境变量,可以被后续的Run指令使用。
RUN** #运行指定命令 当命令过长使用\划分
EXPOSE 80 443 #声明镜像内服务所监听的端口,只起到声明作用
CMD ['/muc'] # 只有最后一条CMD命令生效,如果手动指定命令,docker

docker build 会默认读取指定路径下(包括子目录)的dockerfile。

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docker build [选项] 内容路径
docker build -t name:tag . #直接build当前目录下的Dockerfile
docker build -t name:tag /tmp/docker_builder #-t 给Dockerfile创建的image打标签
docker build -t name:tag -f /usr/zibu/dockerfiel #使用-f标签指定路径

相关资料

《Docker技术入门与实战 第二版》